题目内容
【题目】废旧显示屏玻璃中含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质。某课题小组以此玻璃粉末为原料,制得 Ce(OH)4和硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3(NH4) 2SO424H2O]流程设计如下:
已知:Ⅰ.酸性条件下,铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式,Ce4+有较强氧化性;Ⅱ.CeO2不溶于稀硫酸,也不溶于 NaOH溶液。
回答以下问题:
(1)反应②中H2O2的作用是___________。
(2)反应③的离子方程式是________。
(3)已知有机物 HT 能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:2Ce3+ (水层)+ 6HT(有机层)2CeT3 (有机层)+ 6H+(水层),从平衡角度解释:向 CeT3 (有机层)加入H2SO4获得较纯的含Ce3+的水溶液的原因是_______。
(4)硫酸铁铵矾[Fe2(SO4) 3·(NH4) 2SO4·24H2O]广泛用于水的净化处理,其净水原理用离子方程式解释是___________。
(5)用滴定法测定制得的 Ce(OH)4 产品纯度。
若所用FeSO4溶液在空气中露置一段时间后再进行滴定,则测得该Ce(OH)4 产品的质量分数____。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】氧化使Fe2+转化为Fe3+ 2CeO2 + 6H+ + H2O2 = 2Ce3+ + 4H2O + O2↑ 混合液中加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向形成Ce3+水溶液方向移动 Fe3+ + 3H2OFe(OH)3(胶体) + 3H+ 偏大
【解析】
由流程可知,废玻璃粉末加入氢氧化钠溶液,二氧化硅与氢氧化钠溶液反应,过滤,得到的滤渣A的成分是Fe2O3、CeO2、FeO;向滤渣A中加入稀硫酸,Fe2O3和FeO与稀硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,过滤,得到的滤液B是硫酸铁和硫酸亚铁混合溶液,加入硫酸和氧化剂过氧化氢,过氧化氢将硫酸亚铁氧化生成硫酸铁,加热蒸发得到饱和硫酸铁溶液,向溶液中加入硫酸铵溶液得到硫酸铁铵矾;滤渣B的成分是CeO2,CeO2与H2O2和稀H2SO4反应生成Ce3+和O2,加入HT、硫酸萃取,将Ce3+从水溶液中萃取出来,Ce3+加碱和氧气发生氧化还原反应生成Ce(OH)4。
(1)反应②为在酸性条件下,过氧化氢将硫酸亚铁氧化生成硫酸铁,故答案为:氧化使Fe2+转化为Fe3+;
(2)反应③是酸性溶液中CeO2被过氧化氢还原生成Ce3+离子,过氧化氢被氧化生成氧气,反应的离子方程式为2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑,故答案为:2GeO2+6H++H2O2=2Ge3++4H2O+O2↑;
(3)有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:2Ce3+(水层)+6HT(有机层)2CeT3(有机层)+6H+(水层),加入硫酸增大氢离子浓度,平衡逆向进行向形成Ge3+水溶液方向移动,获得较纯的含Ce3+的水溶液,故答案为:混合液中加入H2SO4使c(H+)增大,平衡向形成Ge3+水溶液方向移动;
(4)硫酸铁铵矾[Fe2(SO4)3(NH4)2SO424H2O]广泛用于水的净化处理,其净水原理是硫酸铁铵矾溶解后,电离出的铁离子在溶液中水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附悬浮杂质的作用,可以达到净水的目的,反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,故答案为:Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+;
(5)FeSO4溶液在空气中露置一段时间后会被空气中的氧气氧化,滴定时消耗硫酸亚铁的量增大,导致测定偏大,故答案为:偏大。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)